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WO2009150012A1 - Tubus für ein mikroskop sowie mikroskop - Google Patents

Tubus für ein mikroskop sowie mikroskop Download PDF

Info

Publication number
WO2009150012A1
WO2009150012A1 PCT/EP2009/056035 EP2009056035W WO2009150012A1 WO 2009150012 A1 WO2009150012 A1 WO 2009150012A1 EP 2009056035 W EP2009056035 W EP 2009056035W WO 2009150012 A1 WO2009150012 A1 WO 2009150012A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tube
lens element
intermediate image
microscope
optical device
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/056035
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz STRÄHLE
Original Assignee
Carl Zeiss Surgical Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Surgical Gmbh filed Critical Carl Zeiss Surgical Gmbh
Publication of WO2009150012A1 publication Critical patent/WO2009150012A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0012—Surgical microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements

Definitions

  • the present invention initially relates to a tube for a microscope according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a microscope according to the preamble of claim 10. For example, the microscope may be a surgical microscope. The present invention relates in particular to the variability of the viewing height in a microscope.
  • the distance of the object plane from the position of the device exit pupil AP behind the eyepiece which is referred to as insight level, by the dependent on the particular application device configuration of
  • a first general solution proposal involves a purely mechanical change in distance between the microscope body and the tube, without causing an optical extension of the Tubuskomponenten.
  • Another proposed solution is both a mechanical and an optical
  • Stereomikroskope which may be, for example, surgical microscopes, not infrequently have a modular structure after the
  • An operating microscope advantageously has the three basic components main objective, zoom system, which is designed in particular afocal, and Kepler telescope, consisting of tube and eyepieces.
  • insertable and deployable corrective lenses or correction lens groups can be inserted and swung out in a first variant of the solution to change the optical tube length in a first variant of the solution.
  • These correction lenses have positive or negative refractive power and shift the intermediate image generated by the tube optics into the fixed field of view of the eyepiece, wherein the diameter of the intermediate image, expressed in mm by the field of view SFZ, is limited by an eyepiece-mounted field stop.
  • the intermediate image produced by the tube and displaced by the additional optics is then brought into coincidence with the field of view of the eyepiece by a change in mechanical distance in a telescopically extendable region.
  • the present invention has the object, a tube and a microscope of the type mentioned in such a way that the above-described disadvantages can be prevented.
  • a tube is to be provided which has a structurally simple design and at the same time permits a change in the viewing height, without sacrificing optical quality.
  • a correspondingly improved microscope should be provided.
  • a tube for a microscope in particular for a surgical microscope, which is designed for variability of the viewing height, comprising a tube housing and a tube optics provided in the tube housing with at least one optical element.
  • the tube is inventively characterized in that the tube is designed for continuous variability of the viewing height and that the tube has an optical device for the continuous displacement of the intermediate image plane in the tube.
  • a tube is provided for a microscope, wherein the use of such a tube is not limited to specific microscope types.
  • a tube can be used in conjunction with a surgical microscope, where a variation of the viewing height, as described above, is of great advantage.
  • the tube initially has a tube housing, in which the tube optics is provided.
  • the tube optics on at least one optical element.
  • Suitable optical elements may be, for example, lens elements, prism bodies, beam splitter elements, mirrors, optical disks and the like.
  • Such a tube is, based on the beam direction, on the input side advantageously connected via a corresponding interface with a microscope body.
  • On the output side at least one eyepiece advantageously joins the tube.
  • the tube is designed for continuous variability of the viewing height.
  • the viewing height is the distance of the object plane from the position of the device exit pupil AP behind the eyepiece.
  • a continuous variability means that the variation of the viewing height can not be gradual, but rather infinitely variable.
  • the invention is not limited to specific embodiments of the tube.
  • the mechanical length of the tube can be changed, for example, in which this is designed to be telescopically displaceable.
  • the tube preferably has an area in which its mechanical position can be changed.
  • the tube may have a region which is telescopically expandable or collapsible.
  • the invention provides that the tube has a special optical device which is designed for continuous displacement of the intermediate image plane within the tube.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane in the tube is provided in relation to the continuous change in the viewing height.
  • the change in the viewing height and the corresponding displacement of the intermediate image plane are coupled.
  • a displacement of the intermediate image plane in the tube can be realized with the tube according to the invention.
  • a specially configured optical device is provided for shifting the intermediate image plane.
  • the displacement of the intermediate image plane is brought about by new solutions for the tube optics, in particular in the parallel beam path, and in particular at the tube entrance.
  • a zoom system, in particular afocal, and the tube optics are combined to form a zoom tube.
  • the displacement of the intermediate image plane is then advantageously carried out by displacement of at least one lens element of the zoom system.
  • the present invention is basically not limited to a particular positioning of the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane and / or in the tube. However, it is advantageously provided that the optical device is provided for continuous displacement of the intermediate image plane in the region of the tube input.
  • the tube input is again to be understood in relation to the beam direction.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane is formed by the tube optic or is a component of the tube optic, and that the optical device is arranged within the tube housing.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane is designed as an optical module, which is provided in front of the tube housing.
  • the optical module is then a kind of tube attachment module.
  • a tube attachment module can then functionally belong to the tube, but structurally present as a separate component and connected to the tube, preferably releasably connected.
  • the total tube is then a multipart component.
  • the displacement of the intermediate image plane which is necessary for a mechanical extension of the tube is then effected not in the tube itself but in a separate module in front of the tube.
  • no complicated redesign for introducing optical components is necessary. Any necessary optical adjustment by changes in the tube then takes place in the additional module.
  • the present invention is not limited to particular embodiments of the means for continuously shifting the intermediate image plane.
  • some advantageous, but not exclusive examples are described.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane has a first, positive lens element and a second, negative lens element. It is advantageously provided that the two lens elements are arranged displaceably in relation to each other.
  • the positive lens element may be fixed while the negative lens element is slidably disposed.
  • the negative lens element is fixed, while the positive lens element is arranged displaceably.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane is formed as an optical module, which is located outside of the tube housing in the beam direction in front of the tube entrance, can be advantageously provided that the positive lens element is arranged lying in the beam direction to the tube entrance remotely, while the negative lens element is arranged closest to the tube entrance. If the optical device for the continuous displacement of the intermediate image plane within the tube housing, and thus in the beam direction behind the tube input, can be advantageously provided that the negative lens element is arranged in the beam direction to the tube entrance at the remote, while the positive lens element lying closest to the tube entrance is arranged.
  • This embodiment includes a tube optic with variable depth. The variable focal length is generally the distance of the image from the rearmost surface of the lens to understand.
  • the positive lens element may be formed, for example, as a cemented element consisting of two or more lens elements.
  • the negative lens element can also be designed as a corresponding cemented element.
  • the positive member is preferably fixed.
  • Table 1 below lists advantageous optical system data for this embodiment.
  • Table 1 as well as in the following tables 2 to 4 for the system data, the corresponding information for the optical glasses from the glass catalog of Glaswerke Schott AG in Mainz taken.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane has a first, in particular fixed, positive lens element and a second lens element with variable refractive power.
  • the positive lens element may in turn advantageously be formed as a cemented element consisting of two or more lens elements.
  • variable refractive power is a lens that can change its refractive power by deformation. For example, this can be done in which the lens body itself is deformed.
  • Other solutions provide that one or more media are provided in a lens body, wherein the boundary surfaces of the medium or the media are moved within the lens body to change the refractive power.
  • Lens elements with variable refractive power are already known per se from the prior art.
  • the lens element with variable refractive power is hereinafter also referred to as e-lens.
  • the optically active media of an e-lens for example, consist of two liquids of different refractive index, for example water and oil. With a variable electrical voltage, the radius of curvature of the interface between the two optically active media and thus the refractive power of the e-lens can be changed continuously.
  • the intermediate image can be shifted by 50 mm.
  • the focal length of the tube lens f r then varies for example between 170 mm and 221 mm.
  • the additional length of the special optics can be minimized in the case mentioned by using future technology, here in the form of suitable lenses with variable refractive power.
  • the focal length for the tube optics is greater. Since the diameter of the intermediate image in the eyepiece, ie the field of view SFZ, is generally predetermined, the object field diameter is adjusted by the enlargement of the tube focal length associated increase of the total magnification V and reduced accordingly. However, this can be compensated for example by a corresponding reduction of the zoom factor of a, in particular afocal, zoom system. In a further embodiment of the optical device, which will be described below, such compensation need not be made, since in this embodiment, the focal length of the optical device remains constant.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane a first, in particular fixed, negative lens element, a second, in particular with respect to the first lens element displaceable, positive lens element and a third, in particular with respect to the first and / or second lens element displaceable, negative lens element.
  • the optical device for the continuous displacement of the intermediate image plane is designed as an optical module, which is located outside the tube housing in the beam direction in front of the tube entrance, it can advantageously be provided that the first lens element is arranged lying remotely in the beam direction to the tube entrance, while the third lens element is arranged closest to the tube entrance.
  • the second lens element is located between the first lens element and the third lens element.
  • the third lens element is arranged lying in the beam direction to the tube entrance remotely, while the first lens element is arranged lying next to the tube inlet.
  • the second lens element is in turn located between the first lens element and the third lens element.
  • the optical device advantageously consists of three subcomponents.
  • the first subcomponent is advantageously a negative lens element.
  • This may in turn be a negative cemented element consisting of at least two lens elements.
  • the second subcomponent is advantageously a positive lens element. This may be a corresponding positive Kittglied act.
  • a third component advantageously consists of a negative lens element, for example a corresponding negative cemented element.
  • the first component that is to say the first lens element, is advantageously fixed.
  • the second and / or third component that is the second and / or third
  • Lens element is / are advantageously shifted by a defined change in the distances d1, d2 and d3, which in turn advantageously results in a maximum displacement of the intermediate image plane of 50 mm.
  • the tube focal length fj fixed so that no change in the total magnification V occurs and thus no compensation with the, in particular afocal zoom system is required.
  • the basic optical quantities, such as the total magnification and the object field diameter remain unchanged in the variation of the viewing height.
  • the optical device for continuous displacement of the intermediate image plane comprises a zoom tube optic comprising the tube optics and a zoom device located upstream of the tube optics.
  • an intended, in particular afocal, zoom system and the tube optics are advantageously combined to form a zoom tube.
  • the displacement of the intermediate image plane is advantageously carried out by displacement of a tube-side lens element, for instance in the form of a cemented element, of the zoom system.
  • the zoom device advantageously has at least one lens element displaceably arranged on the tube side.
  • Tubusoptik player means in this case that the displaceable lens element is arranged in the beam direction in front of the tube optics.
  • the intermediate image can now advantageously be shifted by a maximum of 50 mm.
  • This is effected in particular by displacement of the tube-side lens element, for example a cemented element comprising at least two lens elements, by the zoom system, for example by a maximum of approximately +/- 4 mm.
  • the positions of both the other components of the zoom system and the tube optics are advantageously not changed.
  • the user has the ergonomically great advantage of a continuously variable viewing height.
  • All embodiments represent, in a sense, new modules, which are introduced, for example, in each case between the microscope body and a conventional tube. Also essential is the comparatively low effort for the adjustment of the binocular error and the image position, but above all the high accuracy due to the use of the known production and adjustment methods in comparable other surgical microscope modules, such as afocal zoom systems.
  • a microscope in particular a surgical microscope, is provided with a variable viewing height, comprising a microscope body, an adjoining tube and at least one eyepiece adjoining the tube.
  • the microscope according to the invention is characterized in that the tube is formed in the manner according to the invention as described above. In this regard, reference is thus made in full to the remarks on the tube according to the invention reference and referenced.
  • the tube has an optical device for continuous displacement of the intermediate image plane. This can be advantageously provided in the region of the tube input.
  • the optical device is provided as an optical module in front of the tube housing. In another embodiment it can be provided that the optical device is arranged within the tube housing.
  • the microscope has a microscope body. This advantageously has a main objective.
  • a magnification system for example a, in particular afocal, zoom system, is also provided in the microscope body.
  • Such a microscope for example a surgical microscope, advantageously has the three basic components main objective, afocal zoom system and Kepler telescope, consisting of tube and eyepieces.
  • the overall image of a surgical microscope is then composed of a two-stage imaging chain with magnifying glass and Kepler telescope, the Function of the stereoscopic Kepler telescope is especially zoomable, the Kepler telescope thus has a variable magnification.
  • the eyepiece focal with the magnification V O k 250 / fok
  • the optical effect of the afocal zoom system with the telescope magnification F and the tube with the tube focal length fr to a zoom tube with the effective focal length F ⁇ F f ⁇ summarize.
  • Figures 1 and 2 are schematic representations of a first embodiment of a tube according to the invention to the variability of the viewing height;
  • Figures 3 and 4 are schematic representations of a second embodiment of a tube according to the invention for the variability of
  • Figures 5 and 6 are schematic representations of a third embodiment of a tube according to the invention for the variability of
  • Figures 7 to 9 are schematic representations of a fourth embodiment of a tube according to the invention for the variability of
  • FIGS. 1 to 9 show, for the sake of clarity, instead of the identical ones in each case Focus positions of the two stereoscopic partial images of the tube respectively the two extreme positions of the intermediate images generated by the tube.
  • FIGS. 1 to 9 show a tube 20 for a microscope 10, in particular for a surgical microscope.
  • the tube 20 should be designed for a variability of the viewing height.
  • the mechanical length of the tube 20 can be changed. This can be achieved, for example, by designing at least one region of the tube 20 to be variable in its mechanical length, for example telescopically displaceable.
  • FIGS. 1 and 2 show a first exemplary embodiment of such a surgical microscope 10.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of the surgical microscope.
  • Figure 2 shows on the right side a perspective view of the optical elements of the tube 20, while on the left side a corresponding plan view of the optical elements is shown.
  • the surgical microscope 10 initially has a microscope body 11, in which a main objective 12 is arranged.
  • the tube 20 connects, which has a tube housing 21, in which a tube optics is integrated.
  • the tube optic has a number of optical elements, for example a prism system 22 and deflecting elements 30.
  • the prism system 22 effects a reversal of the image in order to display the intermediate image in the intermediate image plane 26 in the correct direction.
  • the deflection elements 30 are required for the corresponding structural differences from the straight, inclined and pivoting tube. These deflecting elements 30 are generally complex mirror or prism systems, which are shown only symbolically in the corresponding figures such as Figure 2 by a simple mirror staircase.
  • eyepieces 23 are provided.
  • the eyepieces 23 are shown as components of the tube 20 in the example shown. Of course, these can also be present as separate components and then connect to the tube 20.
  • an optical device 25 for continuously shifting an intermediate image plane 26 provided with intermediate image. The region of the tube input 24 can be seen in relation to the beam direction S.
  • the optical device 25 for continuous displacement of the intermediate image plane 26 is not arranged inside the tube housing 21. Rather, the optical device 25 is located in a separate optical module 27, which is connected upstream of the tube housing 21 in the beam direction S. The optical module 27 is thus located at the optical interface between microscope body 11 and tube 20.
  • the necessary for a mechanical extension of the tube 20 displacement of the intermediate image plane 26 is not in the tube 20, but in a separate module 27 in front of the tube 20 instead.
  • the optical device 25 is independent of the tube system applicable
  • the additional module 27 results in a compact design.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a tube optic with variable cutting width.
  • the positive member 28 is fixed.
  • FIG. 1 shows a situation in which the positive lens element 28 is fixed, and in which the negative lens element 29 is slidably disposed.
  • the negative lens element 29 is fixed, while the positive lens element 28 is arranged displaceably. This situation is shown in FIG. In both cases, however, it is common that the negative lens element 29 is provided in the direction of the tube inlet 24, while the positive lens element 28 is located further away from the tube inlet 24 and in front of the negative lens element 29 in the beam direction S compared to the negative lens element 29.
  • Surgical microscope 10 shown with a tube 20, wherein the tube 20 is formed to the variability of the viewing height.
  • Figure 3 shows the schematic structure of the surgical microscope 10.
  • Figure 4 shows on the right side a perspective view of the optical elements of the tube 20, while on the left side, a corresponding plan view is shown on the optical elements.
  • the surgical microscope 10 and the tube 20 correspond in their basic construction to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, so that reference is initially made to the corresponding explanations regarding FIGS. 1 and 2 to avoid repetition. In this case, identical components have been provided with identical reference numerals.
  • the optical device 25 for continuously displacing the intermediate image plane 26 in the example according to FIGS. 3 and 4 comprises a positive lens element 28 and a lens element 31 with variable refractive power. Since, in such a lens element, the change in the refractive power by a deformation of the Lensen stressess, or due to a displacement of the interfaces of media within the lens body, the positive lens element 28 and the lens element 31 with fixed bending force fixed, that is immovable, can be arranged.
  • the intermediate image SFZ can be shifted by 50 mm.
  • the focal length of the tubular lens f ⁇ then varied between 170 mm and 221 mm.
  • Advantageous optical system data for the aforementioned embodiment are also listed above in Table 2.
  • FIGS. 5 and 6 show a third exemplary embodiment of a surgical microscope 10 with a tube 20, wherein the tube 20 is designed for variability of the viewing height.
  • Figure 5 shows the schematic structure of the surgical microscope 10.
  • Figure 6 shows on the right side a perspective view of the optical elements of the tube 20, while on the left side, a corresponding plan view is shown on the optical elements.
  • the surgical microscope 10 and the tube 20 correspond in their basic structure to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 4, so that reference is initially made to the corresponding embodiments to FIGS. 1 to 4 to avoid repetition and reference is made. In this case, identical components have been provided with identical reference numerals.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6 has a device 25 of a different kind for the continuous shifting of the intermediate image plane 26.
  • the optical device 25 initially has a first subcomponent in the form of a negative lens element 32. Furthermore, a second subcomponent is in the form a positive lens element 33 is provided. This positive lens element 33 is additionally connected to a biconvex lens 34. Finally, a third subcomponent in the form of a negative lens element 35 is provided.
  • the optical device consists of three subcomponents.
  • the first component 32 is fixed.
  • the second component 33, 34 and the third component 35 are now shifted by a defined change of the distances d1, d2 and d3, which in turn results in a maximum displacement of the intermediate image plane of 50 mm.
  • FIG. 5 illustrates a situation in which the first subcomponent 32, which lies remotely in the beam direction S of the tube inlet 24, is fixed, and in which the second subcomponent 33, 34 and the third subcomponent 35 are each arranged to be displaceable.
  • the third subcomponent 35 which is closest to the tube input in the beam direction S, is stationary, while the first subcomponent 32 and the second subcomponent 33, 34 are arranged displaceably. This situation is shown in FIG.
  • FIG. 7 a fourth embodiment of a surgical microscope 10 is shown with a tube 20, wherein the tube 20 for Variability of the viewing height is formed.
  • Figures 7 and 9 show the schematic structure of the surgical microscope 10.
  • Figure 8 shows on the right side a perspective view of the optical elements of the tube 20, while on the left side, a corresponding plan view is shown on the optical elements.
  • the surgical microscope 10 and the tube 20 correspond in their basic structure to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 6, so that reference is initially made to the corresponding embodiments to FIGS. 1 to 6 to avoid repetition and reference is made. In this case, identical components have been provided with identical reference numerals.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 7 to 9 has a device 25 of a different kind for the continuous shifting of the intermediate image plane 26.
  • the optical device 25, which in turn is arranged as an optical module 27 in the beam direction S in the region of the tube input 24 in front of the tube housing 21, consists of a tube optics 36 and a, in particular afocal zoom device 37.
  • the zoom device 37 has in particular at least one displaceable
  • Lens element 38 on. Zoom device 37 and tube optics 26 are combined to form a zoom tube 39.
  • a tube optics with the focal length fr 170 mm with, for example, a tripartite afocal
  • Zoom system 37 with a 6-fold expansion factor of the magnification V 0.4 -2.4 combined to form a zoom tube 39.
  • the considerations presented here can be analogously transferred to a four-element zoom system.
  • the tube-side lens element 38 of the zoom device 37 is fixed, the other two components 40 of the afocal Zoom means 37 are shifted in a well-defined manner, as shown in FIG.
  • the intermediate image SFZ can now be shifted by a maximum of 50 mm. This is by shifting the tube-side lens element 38 in the form of a cemented from the, in particular afocal zoom system 37 by max. about +/- 4 mm causes. The positions of both the other two components of the zoom system 37 and the tube optics 36 are not changed.
  • Advantageous optical system data for this embodiment are also listed earlier in Table 4.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem einen Tubus (20) für ein Mikroskop (10), insbesondere für ein Operationsmikroskop, der zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist, aufweisend ein Tubusgehäuse (21) sowie eine im Tubusgehäuse (21) vorgesehene Tubusoptik mit wenigstens einem optischen Element (22, 30). Damit ein Tubus (20) bereitgestellt werden kann, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und der gleichzeitig eine zufrieden stellende Veränderung der Einblickhöhe zulässt, ohne dass dabei die optische Qualität leidet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Tubus (20) zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist und dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) im Tubus (20) aufweist. Die Erfindung betrifft unterschiedliche Ausgestaltungen der optischen Einrichtung (25). Eine Ausführungsform sieht vor, dass die optische Einrichtung (25) ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement (28) und ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten Linsenelement (28) verschiebbares, negatives Linsenelement (29) aufweist. Weiterhin wird ein entsprechendes Mikroskop (10) beschrieben.

Description

Beschreibung
Tubus für ein Mikroskop sowie Mikroskop
Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst einen Tubus für ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10. Beispielsweise kann es sich bei dem Mikroskop um ein Operationsmikroskop handeln. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Veränderbarkeit der Einblickhöhe bei einem Mikroskop.
Bei einem Operationsmikroskop wird der Abstand der Objektebene von der Lage der Geräte-Austrittspupille AP hinter dem Okular, der als Einblickhöhe bezeichnet wird, durch die von der jeweiligen Anwendung abhängigen Gerätekonfiguration der
Systemkomponenten des Operationsmikroskops bestimmt, wobei diese Einblickhöhe in der Praxis im allgemeinen ohne Nachteile bezüglich der optischen Abbildungsqualität auf einfache Weise nur geringfügig veränderbar ist.
Aus ergonomischen Gründen ist natürlich eine individuelle Anpassung der
Einblickhöhe an die Körpergröße des Operateurs äußerst vorteilhaft und daher wünschenswert. Bei den oft zeitaufwändigen Arbeiten mit dem Operationsmikroskop ist eine entspannte Körperhaltung des Operateurs ein ganz entscheidender Faktor für ein ermüdungsfreies Arbeiten.
Darüber hinaus ist entscheidend, dass der vom Operateur gewohnte Standard für die optischen Grundgrößen wie beispielsweise die Gesamtvergrößerung V, der Objektfelddurchmesser, die Objektauflösung, der freie Arbeitsabstand, die optische Abbildungsqualität und dergleichen bei einer Änderung der Einblickhöhe nicht nachteilig verändert wird.
Im Stand der Technik gibt es bereits verschiedene Lösungsvorschläge zur Änderung der Einblickhöhe. Ein erster allgemeiner Lösungsvorschlag beinhaltet eine rein mechanische Abstandsänderung zwischen dem Mikroskopkörper und dem Tubus, ohne dass dabei eine optische Verlängerung der Tubuskomponenten erfolgt. Bei einem anderen Lösungsvorschlag wird sowohl eine mechanische als auch eine optische
Verlängerung der entsprechenden Tubuskomponenten eines Stereomikroskops vorgenommen.
Stereomikroskope, bei denen es sich beispielsweise um Operationsmikroskope handeln kann, weisen nicht selten einen modularen Aufbau nach dem
Teleskopprinzip auf. Somit ist eine rein mechanische Änderung der Einblickhöhe auch bei einem Operationsmikroskop möglich. Ein Operationsmikroskop verfügt vorteilhaft über die drei Grundkomponenten Hauptobjektiv, Zoomsystem, das insbesondere afokal ausgebildet ist, und Kepler-Fernrohr, bestehend aus Tubus und Okularen.
Zwischen den drei Komponenten eines solchen Operationsmikroskops gibt es dann zwei, insbesondere afokale, Schnittstellen mit parallelem Strahlengang. Diese Schnittstellen bieten nun die Möglichkeit einer einfachen mechanischen Verlängerung des Abstands zwischen Hauptobjektiv und Zoomsystem, beziehungsweise Zoomsystem und Tubus, und zwar ohne Änderung der optischen Grundgrößen wie beispielsweise Gesamtvergrößerung, Objektfelddurchmesser, Objektauflösung, freier Arbeitsabstand zwischen Objektebene und Hauptobjektiv, und dergleichen. Da das Hauptobjektiv und das Zoomsystem aber üblicherweise im Mikroskopkörper fest integriert sind, ist eine Abstandsänderung zwischen diesen beiden Komponenten in der Regel nur mit großem Aufwand realisierbar. Zwischen dem Zoomsystem und dem Tubus dagegen stellt eine solche mechanische Vorrichtung rein konstruktiv grundsätzlich kein großes Problem dar, da diese Schnittstelle zur Auskopplung der Dokumentationsstrahlengänge häufig ohnehin schon vorgesehen ist. Im Prinzip wird dann also beispielsweise der kleine Strahlteiler einfach durch diese mechanische Vorrichtung ersetzt. Auf einen solchen Lösungsansatz wird in der Patentschrift EP 1 233 294 B1 als Stand der Technik hingewiesen. In dieser Patentschrift wird im Gegensatz zu diesem Stand der Technik keine kontinuierliche sondern eine umschaltbare, also stufenweise Änderung der Einblickhöhe mittels einer neuen Tubuskonstruktion mit variabler Baulänge erreicht. Die mechanische Variation der Baulänge erfolgt durch einen teleskopisch ausziehbaren Bereich im Tubus. Für die dafür notwendige Veränderung der optischen Tubuslänge durch Verschiebung der Fokuslage des Zwischenbilds weist der Tubus im konvergenten optischen Strahlengang einen veränderbaren Bereich auf. In diesem veränderbaren Bereich werden zur Veränderung der optischen Tubuslänge in einer ersten Lösungsvariante einschiebbare und ausschiebbare, und in einer zweiten Lösungsvariante einschwenkbare und ausschwenkbare Korrekturlinsen oder Korrekturlinsengruppen eingesetzt. Diese Korrekturlinsen haben positive oder negative Brechkraft und verschieben das von der Tubusoptik erzeugte Zwischenbild in das feststehende Sehfeld des Okulars, wobei der Durchmesser des Zwischenbilds, in mm ausgedrückt durch die Sehfeldzahl SFZ, durch eine im Okular angebrachte Sehfeldblende begrenzt wird. Dadurch soll gemäß der bekannten Lösung im Okular etwa derselbe Bildausschnitt in der gewünschten Vergrößerung sichtbar und scharf abgebildet werden. Genauere Angaben zur angedeuteten Änderung der Vergrößerung und des Sehfeldes sind nicht nachvollziehbar, da keine optischen Systemdaten angegeben werden. Bei beiden der genannten Lösungsvarianten wird dann durch mechanische Abstandsänderung in einem teleskopisch ausziehbaren Bereich das vom Tubus erzeugte und mit den Zusatzoptiken verschobene Zwischenbild mit dem Sehfeld des Okulars zur Deckung gebracht.
Die beiden zum Stand der Technik beschriebenen Lösungsvorschläge weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Bei einer rein mechanischen Verlängerung des afokalen Strahlengangs zwischen den Komponenten muss mit zunehmender Abstandsänderung auch mit einer zunehmenden Vignettierung, also einem Helligkeitsabfall von der Bildfeldmitte zum Bildfeldrand, oder sogar mit einem Bildfeldbeschnitt am Bildfeldrand gerechnet werden. Zwar werden bei diesem Lösungsansatz die optischen Grundgrößen nicht verändert, man muss aber durch die Vignettierung doch eine mehr oder weniger starke Minderung der Abbildungsqualität in Kauf nehmen.
Als wesentlicher Nachteil bei der in der EP 1 233 294 B1 beschriebenen Lösung muss der hohe mechanische Aufwand für den optischen Korrekturmechanismus aus Schwenklinsen beziehungsweise Schiebelinsen angesehen werden. Problematisch ist auch der dafür benötigte Platzbedarf, was zum Nachteil eines deutlich höheren Bauvolumens führt. Kritisch zu prüfen sind bei dieser bekannten Lösung auch die völlig neuartigen Herausforderungen zur Erfüllung der unabdingbaren hohen Anforderungen bei einer Tubusoptik bezüglich einer binokularen Justierung und Bildlagenjustierung, die bei der bekannten Lösung mit den bekannten konventionellen Verfahren nicht gelöst werden können. Die hier nur umschaltbare stufenweise Veränderung der Einblickhöhe wird den ergonomischen Anforderungen in der Praxis nicht gerecht und lässt diesen Lösungsansatz trotz behobener Vignettierung als den unter rein praktischen Anwendungsgesichtspunkten schlechteren Kompromiss gegenüber der rein mechanischen Lösung mit veränderbarer Einblickhöhe erscheinen.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Tubus sowie ein Mikroskop der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die vorstehend geschilderten Nachteile verhindert werden können. Insbesondere soll ein Tubus bereitgestellt werden, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und der gleichzeitig eine Veränderung der Einblickhöhe zulässt, ohne dass dabei die optische Qualität leidet. Ferner soll ein entsprechend verbessertes Mikroskop bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Tubus mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch das Mikroskop mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Tubus beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop, und umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Tubus für ein Mikroskop, insbesondere für ein Operationsmikroskop, bereitgestellt, der zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist, aufweisend ein Tubusgehäuse sowie eine im Tubusgehäuse vorgesehene Tubusoptik mit wenigstens einem optischen Element. Der Tubus ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist und dass der Tubus eine optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus aufweist.
Erfindungsgemäß ist ein Tubus für ein Mikroskop vorgesehen, wobei der Einsatz eines solchen Tubus nicht auf bestimmte Mikroskoptypen beschränkt ist. Vorteilhaft kann ein solcher Tubus im Zusammenhang mit einem Operationsmikroskop zum Einsatz kommen, wo eine Variation der Einblickhöhe, wie eingangs geschildert, von großem Vorteil ist.
Der Tubus weist zunächst ein Tubusgehäuse auf, in welchem die Tubusoptik vorgesehen ist. Dabei weist die Tubusoptik wenigstens ein optisches Element auf. Bei in Frage kommenden optischen Elementen kann es sich beispielsweise um Linsenelemente, Prismenkörper, Strahlteilerelemente, Spiegel, optische Platten und dergleichen handeln. Ein solcher Tubus ist, bezogen auf die Strahlrichtung, eingangsseitig vorteilhaft über eine entsprechende Schnittstelle mit einem Mikroskopkörper verbunden. Ausgangsseitig schließt sich an den Tubus vorteilhaft wenigstens ein Okular an.
Erfindungsgemäß ist der Tubus zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet. Wie eingangs schon erwähnt, handelt es sich bei der Einblickhöhe um den Abstand der Objektebene von der Lage der Geräte-Austrittspupille AP hinter dem Okular. Eine kontinuierliche Variierbarkeit bedeutet dabei, dass die Variation der Einblickhöhe nicht stufenweise, sondern vielmehr stufenlos erfolgen kann. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungen des Tubus beschränkt. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die mechanische Länge des Tubus verändert werden kann, beispielsweise, in dem dieser teleskopartig verschiebbar ausgebildet ist. In einem solchen Fall weist der Tubus vorzugsweise einen Bereich auf, in welchem seine mechanische Läge verändert werden kann. Beispielsweise kann der Tubus einen Bereich aufweisen, welcher teleskopartig auseinanderziehbar beziehungsweise zusammenschiebbar ist.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Tubus eine besondere optische Einrichtung aufweist, die zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene innerhalb des Tubus ausgebildet ist. Auch hier ist wieder von Vorteil, dass die Verschiebung kontinuierlich erfolgt, wobei die Verschiebung im Unterschied zum Stand der Technik im vorliegenden Fall stufenlos erfolgt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus in Relation zur kontinuierlichen Veränderung der Einblickhöhe vorgesehen ist. Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass die Veränderung der Einblickhöhe und die entsprechende Verschiebung der Zwischenbildebene gekoppelt sind.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Variation der Einblickhöhe wird zunächst durch eine Verlängerung der Baulänge der Tubusoptik erreicht. Allerdings wird diese
Verlängerung der Baulänge der Tubusoptik durch neue optische Systemansätze zur Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus erreicht.
Im Gegensatz zu der in der EP 1 233 294 B1 beschriebenen Lösung mit zwei diskreten Änderungsstufen der Einblickhöhe kann bei den erfindungsgemäßen
Lösungen die Einblickhöhe kontinuierlich variiert werden. Im weiteren Verlauf werden verschiedene Ausführungsformen für eine Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus beschrieben. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass mit dem erfindungsgemäßen Tubus eine Verschiebung der Zwischenbildebene von beispielsweise bis zu 50 mm realisiert werden kann. Zur Verschiebung der Zwischenbildebene ist eine eigens dafür konfigurierte optische Einrichtung vorgesehen. Bei einigen der weiter unten beschriebenen Ausführungsformen wird die Verschiebung der Zwischenbildebene durch neue Lösungsansätze für die Tubusoptik, insbesondere im parallelen Strahlengang, und insbesondere am Tubuseingang, bewirkt. Bei einer weiteren Ausführungsform werden ein, insbesondere afokales, Zoomsystem und die Tubusoptik zu einem Zoomtubus zusammengefasst. Die Verschiebung der Zwischenbildebene erfolgt dann vorteilhaft durch Verschiebung wenigstens eines Linsenelements des Zoomsystems.
Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich nicht auf eine bestimmte Positionierung der optischen Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene an und/oder in dem Tubus beschränkt. Vorteilhaft ist jedoch vorgesehen, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene im Bereich des Tubuseingangs vorgesehen ist. Der Tubuseingang ist dabei wiederum in Bezug auf die Strahlrichtung zu verstehen.
In einer Ausgestaltungsvariante kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene durch die Tubusoptik gebildet oder ein Bestandteil der Tubusoptik ist, und dass die optische Einrichtung innerhalb des Tubusgehäuses angeordnet ist.
In anderer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene als optisches Modul ausgebildet ist, welches vor dem Tubusgehäuse vorgesehen ist. Bei dem optischen Modul handelt es sich dann um eine Art Tubus-Vorsatzmodul. Ein solches Tubus- Vorsatzmodul kann dann funktional zum Tubus gehören, konstruktiv jedoch als separates Bauteil vorliegen und mit dem Tubus, vorzugsweise lösbar, verbunden werden. Bei dem Gesamttubus handelt es sich dann um ein mehrteiliges Bauteil. Im Gegensatz zu der in der EP 1 233 294 B1 beschriebenen Lösung wird die für eine mechanische Verlängerung des Tubus notwendige Verschiebung der Zwischenbildebene dann nicht im Tubus selbst, sondern in einem separaten Modul vor dem Tubus bewirkt. Dadurch wird keine aufwändige Umkonstruktion zum Einbringen von Optikbauteilen notwendig. Eine eventuell notwendige optische Anpassung durch Änderungen im Tubus erfolgt dann in dem Zusatzmodul. Durch den modularen Aufbau sind die erfindungsgemäßen Lösungsvorschläge dann insbesondere unabhängig vom Tubussystem anwendbar, also beispielsweise bei Geradtuben, Schrägtuben, Schwenktuben und dergleichen. Die Ausgestaltung als Zusatzmodul ergibt einen kompakten Aufbau mit einem wählbaren optischen Aufwand entsprechend dem jeweiligen Lösungsvorschlag.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für die Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene beschränkt. Nachfolgend werden hierzu einige vorteilhafte, jedoch nicht ausschließliche Beispiele beschrieben.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene ein erstes, positives Linsenelement und ein zweites, negatives Linsenelement aufweist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die beiden Linsenelemente in Bezug zueinander verschiebbar angeordnet sind.
Beispielsweise kann das positive Linsenelement fest stehen, während das negative Linsenelement verschiebbar angeordnet ist. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass das negative Linsenelement feststeht, während das positive Linsenelement verschiebbar angeordnet ist.
Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene als optisches Modul ausgebildet ist, welches sich außerhalb des Tubusgehäuses in Strahlrichtung vor dem Tubuseingang befindet, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das positive Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am Entferntesten liegend angeordnet ist, während das negative Linsenelement zum Tubuseingang am Nächsten liegend angeordnet ist. Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene innerhalb des Tubusgehäuses, und damit in Strahlrichtung hinter dem Tubuseingang liegt, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das negative Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am entferntes liegend angeordnet ist, während das positive Linsenelement zum Tubuseingang am nächsten liegend angeordnet ist. Diese Ausführungsform beinhaltet eine Tubusoptik mit variabler Schnittweite. Unter der variablen Schnittweite ist generell der Abstand des Bildes von der hintersten Fläche des Objektivs zu verstehen. Das positive Linsenelement kann beispielsweise als Kittglied, bestehend aus zwei oder mehr Linsenelementen, ausgebildet sein. Ebenso kann auch das negative Linsenelement als ein entsprechendes Kittglied ausgebildet sein. Bevorzugt besteht das positive Linsenelement aus einem positiven Kittglied, das beispielsweise eine Brennweite fi = 88.8 mm aufweisen kann, und einem negativen Kittglied, das beispielsweise eine Brennweite h = -135 mm aufweisen kann.
Das Positivglied steht vorzugsweise fest. Das Negativglied kann beispielsweise um maximal di=14 mm verschiebbar angeordnet sein und verschoben werden. Da die Baulänge der Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene konstant bleiben soll, erfolgt dann beispielsweise eine Änderung zwischen dem negativen Linsenelemente und den nachfolgenden Tubuselementen um maximal Ü2 =. - 14 mm. Dadurch verschiebt sich das Zwischenbild und somit auch die Geräte - Austrittspupille AP hinter dem Okular um 50 mm. Die Tubusbrennweite fj erhöht sich durch diese Verschiebung von 170 mm auf 211.9 mm.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet. Dabei sind in der Tabelle 1 , ebenso wie in den weiter unten folgenden Tabellen 2 bis 4 für die Systemdaten die entsprechenden Angaben für die optischen Gläser aus dem Glaskatalog der Glaswerke Schott AG in Mainz entnommen.
"Jr, Radius Dicke Medium freier
(mm) (mm) Durchmesser
(mm) afokaies Zoomsvstem
1 63.547 16.0
3.0 NPSK53
2 -41.929 16.0
2.0 LAFN7
3 -161.12 16.0
15.0 ... 1.0 d1
4 119.00 16.0
2.0 NBAF4
5 30.595 16.0
3.0 SF57
6 40.579 16.0
3.0 . . 17.0 d2
7 Plan 18.0
20.0 NBK7
8 Plan 18.0
20.0 NBK7
9 Plan 18.0
2.0 Luft
10 Plan 18.0
20.0 NBK7
11 Plan 18.0
20.0 NBK7
12 Pian 18.0
70 ... 120
Okular -
Zwischenbild
Tabelle 1
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement und ein zweites Linsenelement mit variabler Brechkraft aufweist.
Das positive Linsenelement kann vorteilhaft wiederum als Kittglied, bestehend aus zwei oder mehr Linsenelementen, ausgebildet sein. Bei einem Linsenelement veränderlicher Brechkraft handelt es sich um eine Linse, die durch eine Verformung ihre Brechkraft ändern kann. Beispielsweise kann dies geschehen, in dem der Linsenkörper selbst verformt wird. Andere Lösungen sehen vor, dass in einem Linsenkörper ein oder mehrere Medien vorgesehen sind, wobei zur Veränderung der Brechkraft die Grenzflächen des Mediums beziehungsweise der Medien innerhalb des Linsenkörpers verschoben werden. Linsenelemente mit variabler Brechkraft sind an sich aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Das Linsenelement mit veränderlicher Brechkraft wird im Folgenden auch als e-Linse bezeichnet.
Die vorstehend genannte Ausführungsform besteht vorteilhaft aus einem positiven Kittglied, das beispielsweise eine Brennweite fi = 192.2 mm aufweisen kann.
Die optisch wirksamen Medien einer e-Linse bestehen beispielsweise aus zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Brechzahl, zum Beispiel Wasser und Öl. Mit einer variablen elektrischen Spannung kann der Krümmungsradius der Grenzfläche zwischen den beiden optisch wirksamen Medien und somit die Brechkraft der e-Linse kontinuierlich verändert werden.
Mit einer minimalen Variation der Brechkraft der e -Linse von beispielsweise + -0.7 Dioptrien kann das Zwischenbild beispielsweise um 50 mm verschoben werden. Die Brennweite der Tubuslinse fr variiert dann beispielsweise zwischen 170 mm und 221 mm.
Die zusätzliche Baulänge der Spezialoptik kann in dem genannten Fall durch Einsatz von Zukunftstechnologie, hier in Form geeigneter Linsen mit variabler Brechkraft, minimiert werden.
In der nachfolgenden Tabelle 2 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet. Mr. Radius Dicke Medium freier
(mm) (mm) Durchmesser
(mm) afokales Zoomsystem
1 127.50 16.0
3.0 NPSK53
2 -95 520 16 0
2.0 LAFN7
3 -439.99 16 0
1.0 Luft
4 16.0 e - Linse
5 16.0
3.0 Luft
6 Plan 18.0
2G.0 NBK7
7 Plan 18.0
20.0 NSK7
8 Plan 18.0
2.0 Luft
9 Plan 18.0
20.0 NBK7
10 Plan 18.0
20.0 NBK7
11 Plan 18.0
109 ,.. 159
Okular - Zwischenbild
Tabelle 2
Bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen der optischen Einrichtung wird die Brennweite fr der Tubusoptik größer. Da der Durchmesser des Zwischenbilds im Okular, also die Sehfeldzahl SFZ, in der Regel vorgegeben ist, wird durch die mit einer Vergrößerung der Tubusbrennweite verknüpfte Erhöhung der Gesamtvergrößerung V der Objektfelddurchmesser angepasst und entsprechend verkleinert. Dies kann aber beispielsweise durch eine entsprechende Reduktion des Zoomfaktors eines, insbesondere afokalen, Zoomsystems kompensiert werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der optischen Einrichtung, welche nachfolgend beschrieben wird, braucht eine derartige Kompensation nicht zu erfolgen, da bei dieser Ausführungsform die Brennweite der optischen Einrichtung konstant bleibt.
Vorteilhaft kann bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene ein erstes, insbesondere feststehendes, negatives Linsenelement, ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten Linsenelement verschiebbares, positives Linsenelement und ein drittes, insbesondere in Bezug zum ersten und/oder zweiten Linsenelement verschiebbares, negatives Linsenelement aufweist.
Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene als optisches Modul ausgebildet ist, welches sich außerhalb des Tubusgehäuses in Strahlrichtung vor dem Tubuseingang befindet, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am Entferntesten liegend angeordnet ist, während das dritte Linsenelement zum Tubuseingang am Nächsten liegend angeordnet ist. Das zweite Linsenelement befindet sich zwischen dem ersten Linsenelement und dem dritten Linsenelement. Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der
Zwischenbildebene innerhalb des Tubusgehäuses, und damit in Strahlrichtung hinter dem Tubuseingang liegt, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das dritte Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am Entferntesten liegend angeordnet ist, während das erste Linsenelement zum Tubuseingang am Nächsten liegend angeordnet ist. Das zweite Linsenelement befindet sich wiederum zwischen dem ersten Linsenelement und dem dritten Linsenelement.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht die optische Einrichtung vorteilhaft aus drei Teilkomponenten. Die erste Teilkomponente ist vorteilhaft ein negatives Linsenelement. Hierbei kann es sich wiederum um ein negatives Kittglied, bestehend aus wenigstens zwei Linsenelementen, handeln. Ein solches negatives Kittglied weist beispielsweise eine Brennweite fi = -139.4 mm auf. Die zweite Teilkomponente ist vorteilhaft ein positives Linsenelement. Hierbei kann es sich um ein entsprechendes positives Kittglied handeln. Ein solches positives Kittglied weist beispielsweise eine Brennweite f2i = 96.0 mm auf. Zusätzlich kann diese zweite Teilkomponente ein weiteres Linsenelement, etwa eine Bikonvexlinse, beispielsweise mit einer Brennweite f22 = 86.2 mm, aufweisen. Eine dritte Komponente besteht vorteilhaft aus einem negativen Linsenelement, beispielsweise einem entsprechenden negativen Kittglied. Dieses negative Kittglied kann beispielsweise eine Brennweite h = - 82.9 mm aufweisen.
Die erste Komponente, das heißt das erste Linsenelement, steht vorteilhaft fest. Die zweite und/oder dritte Komponente, das heißt das zweite und/oder dritte
Linsenelement wird/werden vorteilhaft durch eine definierte Änderung der Abstände d1 , d2 und d3 verschoben, wobei sich wiederum vorteilhaft eine maximale Verschiebung der Zwischenbildebene von 50 mm ergibt.
Im Gegensatz zu den beiden weiter oben beschriebenen Ausführungsformen bleibt bei dieser Ausführungsform die Tubusbrennweite fj fest, so dass keine Änderung der Gesamtvergrößerung V eintritt und somit auch keine Kompensation mit dem, insbesondere afokalen, Zoomsystem erforderlich ist. Somit bleiben auch die optischen Grundgrößen, wie beispielsweise die Gesamtvergrößerung und der Objektfelddurchmesser, bei der Variation der Einblickhöhe unverändert.
In der nachfolgenden Tabelle 3 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet.
ir. Radius Dicke Medium freier
(mm) (mm) Durchmesser
(mm) afokales
Zoomsystem
1 -122 28 16.0
3 0 SF57
2 -61.438 16.0
2.0 NBAF52
3 148 40 16.0
2.0 ... 19.9 d1
4 236.73 16.0
3.0 NPSK53
5 -31.458 16.0
2.0 SF57
6 -56.463 16.0
0.1 Luft
7 55.967 16.0
2.0 NPSK58
8 -405, 10 16.0
9.2 ... 1.5 d2
9 -199.92 16.0
2,0 N BAF 52
10 28.254 16 0
3.0 NSF6
11 50.193 16 0
15.5 ... 5.3 d3
12 Plan 18.0
20,0 NBK7
13 Plan 18.0
20.0 NBK7
14 Plan 18.0
2.0 Luft
15 Plan 18.0
20.0 NBK7
16 Plan 18 0
20 0 NBK7
17 Plan 18.0
70 ... 120
Okular -
Zwischeπbild
Tabelle 3
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene eine Zoomtubusoptik, aufweisend die Tubusoptik sowie eine der Tubusoptik vorgelagerte Zoomeinrichtung, aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden vorteilhaft ein vorgesehenes, insbesondere afokales, Zoomsystem und die Tubusoptik zu einem Zoomtubus zusammengefasst. Die Verschiebung der Zwischenbildebene erfolgt vorteilhaft durch Verschiebung eines tubusseitigen Linsenelements, etwa in Form eines Kittgliedes, des Zoomsystems. Vorteilhaft weist die Zoomeinrichtung in einem solchen Fall wenigstens ein tubusoptikseitig verschiebbar angeordnetes Linsenelement auf. Tubusoptikseitig bedeutet in diesem Fall, dass das verschiebbare Linsenelement in Strahlrichtung vor der Tubusoptik angeordnet ist. Je nach Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das unmittelbar vor der Tubusoptik angeordnete Linsenelement verschiebbar ist. Die zusätzliche Baulänge durch die Spezialoptik kann bei dieser Ausführungsform folglich mit konventionellen Mitteln minimiert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Tubusoptik, beispielsweise mit einer Brennweite fr = 170 mm, mit einem Zoomsystem, bei dem es sich beispielsweise um ein dreigliedriges afokales Zoomsystem mit einem 6 -fachen Dehnungsfaktor der Vergrößerung V = 0.4 -2.4 handeln kann, zu einem Zoomtubus zusammengefasst. Selbstverständlich lassen sich die hier dargestellten Betrachtungen analog auch auf ein viergliedriges Zoomsystem übertragen. Die Brennweite dieses Zoomtubus variiert vorteilhaft von Fτ = 69.3 mm bis Fτ = 417.2 mm.
Unabhängig von der jeweiligen Zoomstellung kann nun das Zwischenbild vorteilhaft um maximal 50 mm verschoben werden. Dies wird insbesondere durch Verschiebung des tubusseitigen Linsenelements, beispielsweise eines Kittglieds aus wenigstens zwei Linsenelementen, vom Zoomsystem, beispielsweise um maximal ca. +/- 4 mm, bewirkt. Die Lagen sowohl der anderen Komponenten des Zoomsystems als auch der Tubusoptik werden dabei vorteilhaft nicht verändert.
In der nachfolgenden Tabelle 4 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet. Radius Dicke Medium freier
(mm) {mm) Durchmesser
(mm)
Hauptobjektiv
1 30.989 16.0
1 8 SF57
2 19.157 16.0
3.4 NSSK8
3 -537.85 16.0
2.95 .. 33 84 dt
4 -18.943 6.3
1.5 SF57
5 -7.776 6.3
0.8 LAFN7
6 7.776 6.3
1.5 SF57
7 18 943 6.3
33.84 ... 2.95 d2
8 537.85 16.0
3.4 NSSK8
9 -19,157 16.0
1 8 SF57
10 -30.989 16.0
5.0 Luft
11 120.377 16.0
3 0 NSSK8
12 -85.133 16 0
2.0 SF4
13 -317.47 16.0
3.0 d3
14 Plan 18 0
20.0 NBK7
15 Plan 18.0
20.0 NBK7
16 Plan 18 0
2.0 Luft
17 Plan 18.0
20.0 NBK7
18 Plan 18.0
20.0 NBK7
19 Plan 18.0
85 ,.. 135
Okular -
Zwischenbild
Tabelle 4
Bei allen der genannten Ausführungsformen hat der Benutzer den ergonomisch großen Vorteil einer kontinuierlich variierbaren Einblickhöhe. Alle Ausführungsformen stellen insbesondere gewissermaßen neue Module dar, die beispielsweise jeweils zwischen dem Mikroskopkörper und einem konventionellen Tubus eingebracht werden. Wesentlich ist auch der vergleichsweise geringe Aufwand für die Justierung des Binokularfehlers und der Bildlage, vor allem aber auch die hohe Genauigkeit durch die Anwendung der bekannten Fertigungs- und Justierverfahren bei vergleichbaren anderen Operationsmikroskop-Modulen, wie beispielsweise afokale Zoomsysteme.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, mit veränderlicher Einblickhöhe bereitgestellt, aufweisend einen Mikroskopkörper, einen sich daran anschließenden Tubus und wenigstens ein sich an den Tubus anschließendes Okular. Das Mikroskop ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus in der wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist. Diesbezüglich wird somit vollinhaltlich auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Tubus Bezug genommen und verwiesen.
Der Tubus weist eine optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene auf. Diese kann vorteilhaft im Bereich des Tubuseingangs vorgesehen sein. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung als optisches Modul vor dem Tubusgehäuse vorgesehen ist. In anderer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung innerhalb des Tubusgehäuses angeordnet ist.
Das Mikroskop weist unter anderem einen Mikroskopkörper auf. Dieser weist vorteilhaft ein Hauptobjektiv auf. Im Allgemeinen ist im Mikroskopkörper auch noch ein Vergrößerungssystem, beispielsweise ein, insbesondere afokales, Zoomsystem, vorgesehen.
Ein solches Mikroskop, beispielsweise ein Operationsmikroskop, verfügt vorteilhaft über die drei Grundkomponenten Hauptobjektiv, afokales Zoomsystem und Kepler- Fernrohr, bestehend aus Tubus und Okularen.
Die Gesamtabbildung eines Operationsmikroskops setzt sich dann aus einer zweistufigen Abbildungskette mit Lupe und Kepler-Fernrohr zusammen, wobei die Funktion des stereoskopischen Kepler-Fernrohrs insbesondere zoombar ist, das Kepler-Fernrohr also eine variierbare Vergrößerung hat.
Die Lupe besteht beispielsweise aus dem Hauptobjektiv mit der Brennweite F und der Lupenvergrößerung VL = 250 / F. Das Okular mit der Brennweite fok hat die Vergrößerung VOk = 250 / fok Man kann die optische Wirkung des afokalen Zoomsystems mit der Fernrohrvergrößerung F und dem Tubus mit der Tubusbrennweite fr zu einem Zoomtubus mit der effektiven Brennweite Fτ = F fτ zusammenfassen. Die Fernrohrvergrößerung des zoombaren Kepler-Fernrohrs aus Zoomtubus mit der Brennweite Fτ und Okular mit der Brennweite fok beträgt dann VF = Fj/ fok- Die Gesamtvergrößerung V des Mikroskops ist das Produkt aus der Lupenvergrößerung VLdes Hauptobjektivs und der Fernrohrvergrößerung VFdes zoombaren Kepler-Fernrohrs aus Zoomtubus und Okularen: V = VL VF
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Figuren 1 und 2 schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der Einblickhöhe;
Figuren 3 und 4 schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der
Einblickhöhe;
Figuren 5 und 6 schematische Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der
Einblickhöhe; und Figuren 7 bis 9 schematische Darstellungen eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der
Einblickhöhe.
Die Darstellungen der verschiedenen Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 9 zeigen der Übersichtlichkeit halber anstatt der in Wirklichkeit jeweils identischen Fokuslagen der beiden stereoskopischen Teilbilder des Tubus jeweils die beiden Extremlagen der vom Tubus erzeugten Zwischenbilder.
In den Figuren 1 bis 9 ist ein Tubus 20 für ein Mikroskop 10, insbesondere für ein Operationsmikroskop, dargestellt. Der Tubus 20 soll zu einer Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet sein. Dazu ist insbesondere vorgesehen, dass die mechanische Länge des Tubus 20 verändert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass zumindest ein Bereich des Tubus 20 in seiner mechanischen Länge veränderbar, beispielsweise teleskopartig verschiebbar, ausgebildet ist.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Operationsmikroskops 10 dargestellt. Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops. Figur 2 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 verfügt zunächst über einen Mikroskopkörper 11 , in dem ein Hauptobjektiv 12 angeordnet ist. An den Mikroskopkörper 11 schließt sich der Tubus 20 an, der ein Tubusgehäuse 21 aufweist, in welchem eine Tubusoptik integriert ist. Die Tubusoptik weist eine Reihe von optischen Elementen auf, beispielsweise ein Prismensystem 22 und Umlenkelemente 30. Mit dem Prismensystem 22 wird eine Bildumkehr zur höhen- und seitenrichtigen Darstellung des Zwischenbilds in der Zwischenbildebene 26 bewirkt. Die Umlenkelemente 30 sind für die entsprechenden konstruktiven Unterschiede vom Gerad-, Schräg- und Schwenktubus erforderlich. Diese Umlenkelemente 30 sind im allgemeinen aufwändige Spiegel- oder Prismensysteme, die in den entsprechenden Figuren wie beispielsweise Figur 2 nur symbolisch durch eine einfache Spiegeltreppe dargestellt sind.
Weiterhin sind Okulare 23 vorgesehen. Die Okulare 23 sind im gezeigten Beispiel als Bestandteile des Tubus 20 dargestellt. Natürlich können diese auch als separate Bauteile vorliegen und sich dann an den Tubus 20 anschließen. Im Bereich des Tubuseingangs 24 ist eine optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung einer Zwischenbildebene 26 mit Zwischenbild vorgesehen. Der Bereich des Tubuseingangs 24 ist dabei in Bezug zu der Strahlrichtung S zu sehen.
In dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispiel ist die optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 nicht innerhalb des Tubusgehäuses 21 angeordnet. Vielmehr befindet sich die optische Einrichtung 25 in einem eigenständigen optischen Modul 27, welches dem Tubusgehäuse 21 in Strahlrichtung S vorgeschaltet ist. Das optische Modul 27 befindet sich somit an der optischen Schnittstelle zwischen Mikroskopkörper 11 und Tubus 20.
Damit findet die für eine mechanische Verlängerung des Tubus 20 notwendige Verschiebung der Zwischenbildebene 26 nicht im Tubus 20, sondern in einem separaten Modul 27 vor dem Tubus 20 statt. Dadurch wird keine aufwändige Umkonstruktion zum Einbringen von Optikbauteilen notwendig, eine eventuell notwendige optische Anpassung durch Änderungen im Tubus 20 erfolgt in dem Zusatzmodul 27. Durch den modularen Aufbau ist die optische Einrichtung 25 unabhängig vom Tubussystem anwendbar Das Zusatzmodul 27 ergibt einen kompakten Aufbau.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel beinhaltet eine Tubusoptik mit variabler Schnittweite. Die optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 besteht aus einem ersten, positiven Linsenelement 28 in Form eines positiven Kittglieds mit einer Brennweite fi = 88.8 mm. Weiterhin verfügt die optische Einrichtung 25 über ein zweites, negatives Linsenelement 29 in Form eines negativen Kittglieds mit einer Brennweite h = -135 mm. Das Positivglied 28 steht fest. Das Negativglied 29 wird dann um maximal d1 =14 mm verschoben. Da die Baulänge der optischen Einrichtung 25 konstant bleiben soll, erfolgt entsprechend die Änderung von d2 = - 14 mm zwischen dem Negativglied 29 und einem nachfolgenden optischen Element des Tubus 20. Dadurch verschiebt sich das Zwischenbild SFZ und somit auch die Geräte- Austrittspupille AP hinter dem Okular 23 um 50 mm. Die Tubusbrennweite fr erhöht sich durch diese Verschiebung von 170 mm auf 211.9 mm. In der weiter oben angegebenen Tabelle 1 sind vorteilhafte optische Systemdaten für das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel aufgelistet.
In Figur 1 ist eine Situation dargestellt, in der das positive Linsenelement 28 fest steht, und in der das negative Linsenelement 29 verschiebbar angeordnet ist. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass das negative Linsenelement 29 feststeht, während das positive Linsenelement 28 verschiebbar angeordnet ist. Diese Situation ist in Figur 2 dargestellt. Beiden Fällen ist jedoch gemeinsam, dass das negative Linsenelement 29 in Richtung zum Tubuseingang 24 vorgesehen ist, während das positive Linsenelement 28 im Vergleich zum negativen Linsenelement 29 in Strahlrichtung S weiter entfernt vom Tubuseingang 24 und vor dem negativen Linsenelement 29 liegt.
In den Figuren 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Operationsmikroskops 10 mit einem Tubus 20 dargestellt, wobei der Tubus 20 zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist. Figur 3 zeigt den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops 10. Figur 4 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 und der Tubus 20 entsprechen von ihrem Grundaufbau her dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die entsprechenden Ausführungen zu den Figuren 1 und 2 Bezug genommen und verwiesen wird. Dabei sind identische Bauteile mit identischen Bezugsziffern versehen worden.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Beispiel besteht die optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 bei dem Beispiel gemäß den Figuren 3 und 4 aus einem positiven Linsenelement 28 und einem Linsenelement 31 mit variabler Brechkraft. Da bei einem solchen Linsenelement die Veränderung der Brechkraft durch eine Verformung des Linsenkörpers, oder aber durch eine Verschiebung der Grenzflächen von Medien innerhalb des Linsenkörpers herrührt, können das positive Linsenelement 28 und das Linsenelement 31 mit variabler Brechtkraft fest, das heißt unverschiebbar, angeordnet sein.
Die optische Einrichtung 25 gemäß der Figuren 3 und 4 besteht aus einem positiven Kittglied 28 mit einer Brennweite fi = 192.2 mm und einem Linsenelement 31 mit variabler Brechkraft 1 / f2. Mit einer minimalen Variation der Brechkraft des Linsenelements 31 von +/- 0.7 Dioptrien kann das Zwischenbild SFZ um 50 mm verschoben werden. Die Brennweite der Tubusoptik fτ variiert dann zwischen 170 mm und 221 mm. Vorteilhafte optischen Systemdaten für das genannte Ausführungsbeispiel sind auch weiter oben in Tabelle 2 aufgelistet.
In den Figuren 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops 10 mit einem Tubus 20 dargestellt, wobei der Tubus 20 zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist. Figur 5 zeigt den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops 10. Figur 6 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 und der Tubus 20 entsprechen von ihrem Grundaufbau her den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die entsprechenden Ausführungen zu den Figuren 1 bis 4 Bezug genommen und verwiesen wird. Dabei sind identische Bauteile mit identischen Bezugsziffern versehen worden.
Im Unterschied zu den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Beispielen weist das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel eine anders geartete Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 auf.
Die optische Einrichtung 25 weist zunächst eine erste Teilkomponente in Form eines negativen Linsenelements 32 auf. Weiterhin ist eine zweite Teilkomponente in Form eines positiven Linsenelements 33 vorgesehen. Dieses positive Linsenelement 33 ist zusätzlich mit einer Bikonvexlinse 34 verbunden. Schließlich ist eine dritte Teilkomponente in Form eines negativen Linsenelements 35 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 5 und 6 besteht die optische Einrichtung aus drei Teilkomponenten. Die erste Teilkomponente ist ein negatives Kittglied 32 mit einer Brennweite fi = -139.4 mm. Die zweite Teilkomponente ist gebildet durch ein positives Kittglied 33 mit einer Brennweite f2i = 96.0 mm und eine Bikonvexlinse 34 mit der Brennweite h2 = 86.2 mm. Eine dritte Komponente besteht aus einem negativen Kittglied 35 mit der Brennweite h= - 82.9 mm.
Die erste Komponente 32 steht fest. Die zweite Komponente 33, 34 und die dritte Komponente 35 werden nun durch eine definierte Änderung der Abstände d1 , d2 und d3 verschoben, wobei sich wiederum eine maximale Verschiebung der Zwischenbildebene von 50 mm ergibt.
Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 bis 4 bleibt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 5 und 6 die Tubusbrennweite fj fest, so dass keine Änderung der Gesamtvergrößerung V eintritt und somit auch keine Kompensation mit einem, insbesondere afokalen, Zoomsystem im Mikroskopkörper 11 erforderlich ist. Vorteilhafte optische Systemdaten für das genannte Ausführungsbeispiel sind auch weiter oben in Tabelle 3 aufgelistet.
In Figur 5 ist eine Situation dargestellt, in der die erste Teilkomponente 32, die in Strahlrichtung S von dem Tubuseingang 24 am Entferntesten liegt, fest steht, und in der die zweite Teilkomponente 33, 34 und die dritte Teilkomponente 35 jeweils verschiebbar angeordnet sind. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die dritte Teilkomponente 35, die in Strahlrichtung S dem Tubuseingang am Nächsten liegt, feststeht, während die erste Teilkomponente 32 und die zweite Teilkomponente 33, 34 verschiebbar angeordnet sind. Diese Situation ist in Figur 6 dargestellt.
In den Figuren 7 bis 9 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops 10 mit einem Tubus 20 dargestellt, wobei der Tubus 20 zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist. Die Figuren 7 und 9 zeigen den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops 10. Figur 8 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 und der Tubus 20 entsprechen von ihrem Grundaufbau her den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die entsprechenden Ausführungen zu den Figuren 1 bis 6 Bezug genommen und verwiesen wird. Dabei sind identische Bauteile mit identischen Bezugsziffern versehen worden.
Im Unterschied zu den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Beispielen weist das in den Figuren 7 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel eine anders geartete Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 auf.
Die optische Einrichtung 25, die wiederum als optisches Modul 27 in Strahlrichtung S im Bereich des Tubuseingangs 24 vor dem Tubusgehäuse 21 angeordnet ist, besteht aus einer Tubusoptik 36 und einer, insbesondere afokalen, Zoomeinrichtung 37. Die Zoomeinrichtung 37 weist insbesondere wenigstens ein verschiebbares
Linsenelement 38 auf. Zoomeinrichtung 37 und Tubusoptik 26 sind zu einem Zoomtubus 39 zusammengefasst.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 7 bis 9 wird eine Tubusoptik mit der Brennweite fr = 170 mm mit einem beispielsweise dreigliedrigen afokalen
Zoomsystem 37 mit einem 6 -fachen Dehnungsfaktor der Vergrößerung V = 0.4 -2.4 zu einem Zoomtubus 39 zusammengefasst. Selbstverständlich lassen sich die hier dargestellten Betrachtungen analog auch auf ein viergliedriges Zoomsystem übertragen.
Beim Zoomen variiert die Brennweite dieses Zoomtubus 39 von Fτ = 69.3 mm bis Fτ = 417.2 mm. Beim Zoomen steht das tubusseitige Linsenelement 38 der Zoomeinrichtung 37 fest, die beiden anderen Komponenten 40 der afokalen Zoomeinrichtung 37 werden in wohldefinierter Weise verschoben, wie in Figur 9 dargestellt ist.
Unabhängig von der jeweiligen Zoomstellung kann nun das Zwischenbild SFZ um maximal 50 mm verschoben werden. Dies wird durch Verschiebung des tubusseitigen Linsenelements 38 in Form eines Kittglieds vom, insbesondere afokalen, Zoomsystem 37 um max. ca. +/- 4 mm bewirkt. Die Lagen sowohl der beiden anderen Komponenten des Zoomsystems 37 als auch der Tubusoptik 36 werden dabei nicht verändert. In Figur 7 ist dieser Vorgang für die Zoomstellung F = 2.4 dargestellt. Vorteilhafte optische Systemdaten für dieses Ausführungsbeispiel sind auch weiter oben in Tabelle 4 aufgelistet.
Bezugszeichenliste
10 Mikroskop (Operationsmikroskop)
11 Mikroskopkörper
12 Hauptobjektiv
20 Tubus
21 Tubusgehäuse
22 Prismensystem
23 Okular
24 Tubuseingang
25 Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene
26 Zwischenbildebene
27 Optisches Modul
28 Positives Linsenelement
29 Negatives Linsenelement
30 Umlenkelement
31 Linsenelement mit variabler Brechkraft
32 Negatives Linsenelement
33 Positives Linsenelement
34 Bikonvexlinse
35 Negatives Linsenelement
36 Tubusoptik
37 Zoomeinrichtung
38 Verschiebbares Linsenelement der Zoomeinrichtung
39 Zoomtubus
40 Komponente der Zoomeinrichtung
S Strahlrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Tubus (20) für ein Mikroskop (10), insbesondere für ein Operationsmikroskop, der zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist, aufweisend ein
Tubusgehäuse (21 ) sowie eine im Tubusgehäuse (21 ) vorgesehene Tubusoptik mit wenigstens einem optischen Element (22, 30), dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist und dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene
(26) im Tubus (20) aufweist.
2. Tubus nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) im Bereich des Tubuseingangs (24) vorgesehen ist.
3. Tubus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) durch die Tubusoptik gebildet oder ein Bestandteil der Tubusoptik ist, und dass die optische Einrichtung (25) innerhalb des Tubusgehäuses (21 ) angeordnet ist.
4. Tubus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) als optisches Modul (27) ausgebildet ist, welches vor dem Tubusgehäuse
(21 ) vorgesehen ist.
5. Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) ein erstes, insbesondere feststehendes, positives
Linsenelement (28) und ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten Linsenelement (28) verschiebbares, negatives Linsenelement (29) aufweist.
6. Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement (28) und ein zweites Linsenelement (31 ) mit variabler Brech kraft aufweist.
7. Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) ein erstes, insbesondere feststehendes, negatives Linsenelement (32), ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten
Linsenelement (32) verschiebbares, positives Linsenelement (33) und ein drittes, insbesondere in Bezug zum ersten und/oder zweiten Linsenelement (32, 33) verschiebbares, negatives Linsenelement (35) aufweist.
8. Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) eine Zoomtubusoptik (39), aufweisend die Tubusoptik
(36) sowie eine der Tubusoptik (37) vorgelagerte Zoomeinrichtung (37), aufweist.
9. Tubus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zoomeinrichtung
(37) wenigstens ein tubusoptikseitig verschiebbar angeordnetes Linsenelement (38) aufweist.
10. Mikroskop (10), insbesondere Operationsmikroskop, mit veränderlicher
Einblickhöhe, aufweisend einen Mikroskopkörper (11 ), einen sich daran anschließenden Tubus (20) und wenigstens ein sich an den Tubus (20) anschließendes Okular (23), dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
11. Mikroskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) aufweist, die im Bereich des Tubuseingangs (24) vorgesehen ist.
12. Mikroskop nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) aufweist, die als optisches Modul (27) vor dem Tubusgehäuse (21 ) vorgesehen ist.
13. Mikroskop nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) aufweist, die innerhalb des Tubusgehäuses (21 ) angeordnet ist.
14. Mikroskop nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroskopkörper (11 ) ein Hauptobjektiv (12) und ein
Vergrößerungssystem aufweist.
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